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Des appareils complexes pour un chauffage autonome

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Des appareils complexes pour un chauffage autonome

Bûches ou granulés, les poêles à bois de dernière génération affichent des caractéristiques et des performances en phase avec les nouvelles contraintes constructives. Des produits aptes à assurer un chauffage en toute autonomie.

Les poêles à bois se sont généralisés dans le courant du xix e  siècle et ont permis, à l’époque, une amélioration notable du confort de vie : meilleur rendement que le foyer ouvert, plus grande autonomie, possibilité de faire chauffer de l’eau et diminution du risque d’incendie. Depuis, leurs performances n’ont cessé de s’améliorer.

Cependant, en ce début de siècle, ces appareils relèvent quasiment de l’antiquité, si on les compare aux modèles actuels. Car aujourd’hui, ce générateur qui se banalise s’est transformé en un produit complexe extrêmement technique. Cette évolution est la conséquence directe des recherches effectuées par les fabricants pour améliorer le rendement des produits, tout en réduisant les émissions polluantes des fumées par une amélioration de la combustion.
En revanche, comme à la grande époque des Godin, Jotul, Nestor Martin et autres, les appareils commercialisés ont pour la plupart un design travaillé, qu’ils soient des répliques d’anciens ou des modèles contemporains dessinés par les plus grands designers. Et c’est là un critère de choix important pour les maîtres d’ouvrage. Autre évolution notable, le développement depuis le début du siècle des poêles à granulés. À noter également, une offre pléthorique qui ne facilite pas le choix.

Trois grandes familles

Classiquement, le poêle à bois est un mode de chauffage direct qui, en raison des matériaux utilisés à sa conception (fonte, faïence, pierre ollaire…), procure une diffusion de la chaleur par convection et par rayonnement. Si l’on exclut les appareils de conception ancienne qui ont des rendements inférieurs à 60 % ne permettant qu’un appoint et qui sont polluants, l’offre est constituée par trois grandes familles de produits : les poêles dits « à combustion améliorée », les poêles de masse et les poêles à granulés.
• Les premiers assurent des rendements d’au minimum 70 %. Cette augmentation des rendements est due principalement à une multiplication des arrivées d’air (deux, voire trois). Arrivée d’air secondaire préchauffé qui permet de récupérer la chaleur des fumées et d’obtenir une combustion plus complète.
Dans ces systèmes dits « à double combustion », l’objectif est d’optimiser les gaz résiduels dégagés lors de la première combustion pour améliorer les rendements. Ainsi, une combustion classique consiste à injecter de l’air primaire dans les braises au travers de la grille.
La double combustion injecte de l’air secondaire au niveau supérieur de l’appareil, air secondaire qui balaie la vitre de manière à repousser les gaz imbrûlés dans la chambre de combustion. Cet air, porté à haute température enflamme les gaz avant qu’ils ne s’évacuent par la cheminée, d’où une amélioration du rendement tout en abaissant le taux de CO. Il s’agit là d’appareils à bûches dotés d’une chambre de combustion en tôle acier ou en fonte avec un rendement élevé, mais une inertie thermique limitée. Ce qui n’est pas le cas des poêles dits « de masse ».
• Les poêles de masse, outre leur rendement amélioré, sont conçus à l’aide de matériaux, telles la faïence, les briques réfractaires ou certaines roches volcaniques (pierre ollaire), qui présentent la propriété d’accumuler la chaleur. Ces matériaux permettent donc un stockage rapide de la chaleur produite par la combustion du bois et une restitution progressive par rayonnement. De cette propriété découle une autonomie plus importante, jusqu’à vingt-quatre heures contre douze pour les poêles classiques à haut rendement.
• Autre technologie, beaucoup plus récente : les poêles à granulés. Ils se distinguent nettement des précédents par le combustible utilisé, à savoir le granulé appelé également « pellet » (appellation anglo- saxonne), ainsi que par des performances beaucoup plus importantes - ici, les rendements atteignent facilement 90 %. Ces performances sont obtenues grâce au combustible qui affiche un pouvoir calorifique important (voir encadré). Autre différence de taille : l’autonomie. Ces appareils sont équipés d’une réserve de combustible, ainsi que d’un système de remplissage automatique type vis sans fin par exemple, d’où des fonctionnements possibles sur de longues périodes (jusqu’à soixante-douze heures). Des générateurs qui sont aussi plus facilement réglables. La plupart est proposée avec une sonde thermostatique permettant de maintenir une température de consigne d’ambiance en réglant la puissance de chauffage désirée. Mais - et c’est considéré par certains comme un point faible - ces appareils nécessitent une alimentation électrique. À l’image d’une chaudière, ils ne peuvent pas fonctionner de manière autonome et intervenir en relais, comme un poêle classique, en cas de panne. Et dans les constructions basse consommation (BBC), où ils ont vocation à être installés, les consommations électriques sont prises en compte dans le bilan global.

Étanchéité à l’air

Car si les poêles (bûches ou granulés) intéressent autant les concepteurs, c’est qu’ils sont aptes à chauffer de manière totalement autonome des logements, collectifs comme individuels, de mieux en mieux isolés. On pourrait même leur reprocher d’être trop puissants car, dans un bâtiment surisolé, les besoins de chauffage sont limités. Les fabricants, conscients de ce problème, travaillent actuellement au développement de poêles à faible puissance (4 à 6 kWh au maximum).
Autre point important dans les maisons BBC, l’étanchéité à l’air. La majorité des poêles disponibles aujourd’hui ne répond pas à cette contrainte. En effet, malgré une prise d’air extérieure, le poêle est source de fuites d’air. Problème d’étanchéité lié principalement à l’amenée d’air, à la porte du poêle ou à la mise en œuvre du conduit de fumée. Néanmoins, les fabricants se sont penchés et se penchent encore sur ce point noir. Des poêles totalement étanches commencent à être commercialisés. Ces gammes de produits spécifiques aux maisons BBC devraient se généraliser dans le neuf au cours des prochaines années.
Pour qu’il soit efficace, c’est-à-dire qu’il chauffe l’ensemble des locaux, le poêle requiert une réflexion sur l’installation en amont de la construction. Dans tous les cas, le choix doit être réalisé en définissant clairement l’usage auquel il est destiné. Ainsi, dans les maisons BBC, le poêle est généralement en position centrale dans la pièce de vie. La distribution de chaleur doit pouvoir être assurée dans les autres pièces du logement. Il y a là un problème de conception important. Par exemple, certains logements de deux étages sont pourvus de larges cages d’escaliers pour que la chaleur se diffuse à l’étage, mais lorsque l’on ferme les portes des chambres et qu’il n’y a pas d’autres sources de chauffage, cela peut poser un problème de confort pour les occupants. Pour éviter ce type de « désagrément », il est nécessaire d’y adjoindre un système de pulsation de l’air par ventilateur vers les autres pièces.
De même, les poêles de masse, particulièrement adaptés aux régions froides et aux maisons à forte inertie thermique, ne sont pas adaptés pour des usages occasionnels, ou pour des logements dont la disposition des pièces ne permet pas une bonne diffusion de la chaleur par rayonnement.
Attention également à la sécurité (enfants, animaux…), il est préférable alors de privilégier des appareils à double enveloppe avec des températures de surface moins élevées, afin de minimiser les risques de brûlures. Il est bien sûr essentiel de bien connaître la puissance calorifique à apporter. Celle-ci est déterminée en fonction du volume corrigé de la pièce ou du logement. Faisant l’objet d’une normalisation (norme NF D 35-001), la notion de volume corrigé tient compte, non seulement, du volume géométrique du local, mais aussi des conditions locales, du mode de chauffage existant s’il y a lieu et de la situation géographique.

Qualité du combustible

Bûches ou granulés, la qualité du combustible est primordiale pour assurer un fonctionnement au meilleur niveau. Pour le bois bûche, un bois bien sec et des essences de bonne qualité représentent les conditions minimales. Les feuillus durs (chêne, charme, hêtre…) offrent un haut pouvoir calorifique et une combustion sans éclat. Ils sont d’autant plus adaptés à un usage domestique qu’ils brûlent lentement.
Le maximum d’humidité toléré doit se situer aux alentours de 20 % (un bois vert, fraîchement abattu, en contient 50 %). Plus le bois est sec, plus le pouvoir calorifique est élevé et permet de maintenir le rendement optimal du générateur. Un bois trop humide dégrade rapidement l’appareil de chauffage, encrasse les conduits de fumée - ces derniers vont polluer et devront être ramonés plus souvent. Lorsque le taux d’humidité dépasse les 20 %, les émissions de particules peuvent facilement être multipliées par dix. Le plus difficile : trouver un bois de qualité et un distributeur fiable. Exiger la certification NF Bois de chauffage est plus sécurisant.
Cela indique généralement que le marchand de bois respecte des exigences sérieuses en matière de qualité. Défaut majeur de la bûche : beaucoup de manutention et d’entretien (décendrage régulier).

Conduit de fumée

Contrairement aux bûches, les granulés coulent comme du grain et sont vendus en sac ou en vrac (plutôt pour les chaudières). Fabriqués à partir de sciures de bois compressées, de copeaux ou de bois forestiers, très denses et très secs (humidité 8 %), ils disposent d’un pouvoir calorifique de 4600 kWh au minimum par tonne, voire jusqu’à 5 400 kWh - soit quasiment le double de celui d’une bûche. De forme cylindrique de 6 à 9 mm de diamètre et d’une longueur moyenne de 2 cm, ils ont une masse volumique de 0,7 tonne par mètre carré, leur granulométrie et leur humidité restent constantes.
À titre de comparaison, 2 kg de granulés de bois correspondent à environ 1 litre de fioul. Comme pour les bûches, il existe une normalisation. Les normes allemandes DIN (Deutsches Institut für Normung) et DIN font référence. C’est le certificat le plus utilisé actuellement pour les granulés bois de bonne qualité et de qualité supérieure. Plus récente, la marque NF Granulés biocombustibles a été lancée en février 2009. Elle certifie que les granulés issus du bois et de la biomasse agricole respectent les caractéristiques de dimensions, de pouvoir calorifique inférieur et d’humidité, de taux de fines et de cendres, de résistance mécanique, de masse volumique (apparente), ainsi que les teneurs en soufre, chlore et azote.
Autre aspect important, un poêle (bûches ou granulés) est indissociable d’un conduit de fumée efficace en parfait état de fonctionnement. Son montage doit être réalisé en respectant la norme DTU 24.1 Travaux de fumisterie (norme NF P 51-201).
Ses caractéristiques minimales sont : une étanchéité parfaite doublée d’une bonne isolation thermique, un dépassement du faîtage du toit d’au moins 40 cm, un profil régulier sans changement brutal de section, ni de direction et une trappe de ramonage facilement accessible. 

Tableau des poêles à bois : tableau réalisé d’après la liste des appareils Flamme verte et en fonction des réponses des fabricants. (*) Briquettes de lignite, bûches reconstituées, charbon… (voir pdf)

Tableau Comparatif bûches/granulés (voir PDF)

vous lisez un article des Cahiers Techniques du Bâtiment N°303

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